高速公路基层施工常见质量问题缺陷及施工防范技术研究

闫 明

(山西省路桥第一工程有限责任公司)



高速公路基层施工常见质量问题缺陷及施工防范技术研究

闫 明

(山西省路桥第一工程有限责任公司)

目前早我国高速公路中大多采用半刚性基层沥青路面结构，而水泥稳定碎石基层以其建设成本低、整体性好等优势成为常用的半刚性基层材料。但由于半刚性基层材料对温度、湿度变化较为敏感，容易发生开裂，重点针对高速公路水泥稳定碎石基层施工常见质量问题及施工技术展开研究。

高速公路；基层；水泥稳定碎石；施工防范

1 引 言

高速公路建设周期长，施工成本高，目前我国的高速公路建设已经取得了长足的进展，长久以来为了满足工程造价的需求，我国公路建设一支遵循“强基薄面”的理论，为保证路面结构的整体强度和稳定性，半刚性材料要具有足够的结构强度。水泥稳定碎石基层材料由于自身的材料特性，对温度和湿度变化较为敏感，所以在使用过程中易产生裂缝，如果裂缝进一步发展会引起沥青路面面层反射裂缝的发生。所以为了保证沥青路面的使用寿命，必须从源头入手，严格控制基层施工质量。结合目前我国水泥稳定碎石施工的现状，重点针对施工过程中引起质量问题的因素进行分析，并有针对性的采取措施。

2 高速公路基层施工常见质量问题缺陷分析

2.1 基层混合料级配质量变异性分析

水泥稳定碎石基层材料的级配组成是关系到施工质量的一个重要技术指标。虽然规范中对集料的级配组成范围进行了规定，但大量的工程实践表明，即使在规定的级配范围之内混合料级配的差异性变化也会对基层的施工质量，特别是基层的抗裂性能和使用质量造成显著的影响。在研究过程中结合某高速公路实际基层施工状况分析了级配变异规律和影响因素。在料场对10～31.5 mm、5～10 mm、0～5 mm三种规格的集料进行取样分析，通过计算获得三种集料的级配变异系数如表1所示。

表1 集料单粒级级配变异系数

从结果来看，筛孔的粒径越小其变异性系数也就越大。根据三种集料的级配情况合成目标配合比，合成级配的变异性系数如表2所示。

表2 合成级配变异系数表

通过表2数据可以发现合成级配的变异系数随筛孔尺寸的减小而逐渐增大，但是其增长幅度要相比集料变异系数要明显减小，这说明通过合理的级配设计能够有效的减小集料的变异性对基层施工质量造成的影响。

2.2 基层混合料拌和变异性对施工质量的影响

对于高速公路水泥稳定碎石基层施工需要采用专门的拌和设备以保证施工质量的稳定性，但在设计生产过程中拌和质量也存在变异性，易出现离析现象。混合料的拌和质量除受到级配变异性影响外还会受到混合料含水量、水泥剂量、拌和设备等因素的影响。共采集施工过程中含量梁数据280组，其分布状况如表3所示。

表3 含水量检测结果统计表

通过数据可以看出含水量数据存在较大的变异性，这主要是受到取样过程中不均匀、检测过程不严谨、温度和风力变化等因素的影响。

在压实过程中，水泥稳定碎石的含水量对最大干密度的大小能够起到很大的作用，只有合适的含水量才能够使得集料之间保持适当的内摩阻力。含水量小时压实过程要克服较大的内摩阻力作用，混合料较难达到规定的压实度大小，含水量过大，相同压实功作用下，混合料的干密度会逐渐减小，其强度就会受到影响，含水量与干密度的关系如图1所示。

图1 含水量与最大干密度关系

所以水泥稳定碎石基层混合料只有在一定的含水量条件下才能达到最佳的压实干密度。

2.3 水泥集料对基层施工质量的影响

水泥剂量的大小直接关系到了基础的强度大小，水泥剂量偏小会影响到基层强度的形成，水泥剂量偏大就容易导致基层的温缩或干缩裂缝的发生。所以在实际施工过程中要结合现场实际情况综合确定水泥剂量。

3 高速公路基层施工质量控制

3.1 级配设计

水泥稳定碎石基层混合料主要是通过集料之间的嵌挤作用来形成骨架，水泥砂浆和细集料对骨架的内部空隙进行填充，从而形成稳定的结构。水泥稳定碎石基层结构根据骨架组成形式可以分为悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构，目前在高速公路基础施工中常采用的结构形式为骨架密实结构，该结构能够同时兼顾采取的强度和水稳定性能，在骨架密实结构水泥稳定碎石基层混合料施工过程中采用的主要控制指标为VCAmin

另外，水泥稳定碎石基层混合料中水泥用量也会对级配造成显著的影响，混合料中的水泥用量过少容易引起混合料的集料之间的松散程度增加，降低了材料的强度。如果水泥用量过大，水泥的水化热作用较为明显，也容易引起水泥稳定碎石基层材料的温缩或干缩裂缝的发生，同时也升高了工程造价。水泥稳定碎石基层混合料中最佳水泥用量的确定主要通过最大干密度、最佳含水量和7 d无侧限抗压强度试验来进行综合确定。

3.2 拌合设备设置

由于水泥稳定碎石基层混合料中粗集料含量较多，所以在混合料的生成过程中必须要严格混合料的搅拌过程，保证搅拌的均匀性，避免离析现象的发生。当受生成条件和生产设备限制时，可以适当的提高混合料的搅拌时间，以便使得集料的分散更加均匀，另外也可以通过提高一次搅拌的材料的量来降低离析发生的概率，这主要是因为随着搅拌材料的增加，材料在搅拌过程中沸腾效应会得到减弱，但要需要增加相应的搅拌时间。在实际生产过程中要按照原材料的实际情况，进行相应的试拌来确定。

3.3 施工机械的配置

水泥稳定碎石的基层早期强度的形成主要受到摊铺和压实两个过程的影响，所以在施工过程中要合理的确定摊铺机的施工参数，确定合理吨位的压路机和相应的压实遍数。在摊铺的过程中要结合水泥稳定碎石材料的结构组成，避免离析现象的产生，处理好纵向接缝问题。避免单幅摊铺厚度过宽，相邻摊铺之间的摊铺距离要控制在6 m左右。要保证摊铺过程的连续不间断，摊铺机的摊铺速度要控制在3～4 m/min左右，为了保证初期水泥稳定碎石材料的平整度和强度，摊铺机的前进速度要和摊铺机的震动频率之间保持相应的适应性。在摊铺过程中要对布料器内的混合料状况进行不定期检测，避免离析的发生，同时要合理的调整螺旋布料器的工作高度，保证其能够充分的对混合料进行搅拌，布料器两侧的混合料高度要保证，这也是降低摊铺机在全断面内离析现象的发生的重要措施。

对于水泥稳定碎石基层混合料要尽量采用振动压路机进行压实成型，初压过程中一般选择高频低振幅进行碾压，整个压路机工作梯度要保持在摊铺机之后30 m范围内，合理组合压路机的吨位。压实过程中要避免压路机急走急停和随意调转方向。

3.4 接缝处理

在摊铺过程中相邻摊铺机之间纵缝的重叠宽度要控制在5～10 cm左右，相邻摊铺机的摊铺间隔时间不宜过长，以免造成接缝位置处的集料失水变干。纵向接缝一般不做特殊处理。横向接缝要做成平接缝形式，将上次铺筑的尾端标高和平整度不合要求的部分挖除,并将接触面挖成垂直面,再接着往前铺筑。

3.5 养生

当基层完成一段铺筑之后要及时做好养生工作，养生期一般不少于7 d，可以采用铺设油毛毡进行洒水养生，也可以采用乳化沥青进行养生，洒水养生期内要注意足量均匀洒水做好基层边侧的混合料养生，养生期间要避免出现忽干忽湿现象发生，通过实际的施工发现，在基层材料铺筑完成1～2 d内喷洒透层油养生，能够取得较好的养生效果，待进行下一步施工之前需要对基层材料的强度进行检测。

4 结 语

水泥稳定碎石基层的整体性好，建设成本低，在我国高速公路建设中得到了广泛的应用，但是其对温度和湿度变化较为敏感，容易产生裂缝，从而影响路面结构的整体寿命。从影响基础施工质量的常见问题入手，提出了相关针对性的解决措施，以期为高速公路的基层施工提供积极的参考。

[1] 尹冉.水泥稳定碎石半刚性基层施工与质量控制技术研究[D].西安：长安大学，2007.

[2] 陈星光，熊雪明.水泥稳定碎石基层路用性能影响因素及影响机理研究[J].交通标准化，公路工程工程与运输，2005.

[3] 曹光伦，陈发根，杨牧盘，等.水泥稳定碎石基层合理水泥用量和级配的确定[J].公路，2005.

2015-08-28

U416.217

C

1008-3383(2015)12-0027-02